09 Welding Procedures and Qualifcations as Per ASME SEC IX

March 21, 2018 | Author: viluk | Category: Nondestructive Testing, Welding, Chemistry, Mechanical Engineering, Materials


Comments



Description

WELDING   PROCEDURES   &   QUALIFICATIONS  Most  of  the  people  consider  the  welding  qualifications  as  totally  theoretical  and  hence  it  is  not  very  uncommon  to  see  people  totally  ignoring  this  aspect  in  a  manufacturing  set‐up.  One  would  often  meet  several  people  in  the  related  industries  unaware  of  difference  between  a  welding  procedure  qualification  and  a  welder  qualification.  This  paper  is  prepared with the intent of throwing light on aspects related to the welding qualifications.  When an item is designed for a particular application, the material used for the construction of such an item is assumed  to  have  certain  properties.  Mechanical  strength  and  chemical  composition  are  the  two  such  properties  that  are  considered  very  commonly  in  almost  all  the  engineering  designs.  Naturally  a  weld  joint  which  forms  a  part  of  the  component  also  is  assumed  to  have  these  properties.  Due  to  the  advancements  in  the  Welding  Technology  and  NDT  methods  it  has  been  possible  to  obtain  weld  joints  which  are  as  strong  as  the  parent  material.  Hence,  these  days,  in  most cases welds are considered to have the strength same as that of base material.  To  check  that  they  have  the  desired  properties,  one  can  carry  out  any  type  of  tests  (either  destructive  or  non‐destructive)  for  the parent  metals,  in most  of  the  cases.  But  same  is  not  the  case  with  the  weld metals.  In  most  of  the  cases  NDTs  are  the  only  methods  available  for  testing  the  properties.  But  with  NDTs  one  cannot  determine  the  strength  of  the  weld.  Hence  one  would  think  of  making  a  sample  of  the  weld  and  test  for  the  required  properties.  This  would  call  for  a  testing,  for  every  new  job  and  every  new  joint.  This  is  where  the  concept  of  welding  procedures  helps  one to reduce the number of tests and hence the cost.   WELDING   PROCEDURE:   A  welder/  welding  engineer  must  know  several  details  before  starting  the  welding,  such  as  base  material  composition,  thickness,  process  to  be  used,  etc..  These  details  which  a  welder/  welding  engineer  must  know  before  commencing  welding are called Welding Variables.  A document showing all the applicable welding variables is called WPS (Welding Procedure Specification).  It is not enough if one has only the WPS. One must ensure that the weld made as per WPS meets all the requirements,  which are nothing but the properties of the material of construction assumed by the designer while designing the item.  Normally,  the  properties  assumed  are  mechanical  strength  and  chemical  composition.  Additionally  it  may  also  include  notch toughness, hardness, corrosion resistance etc.  How to ensure that the weld made have these properties?  Weld  a  coupon  as  per  WPS  and  test,  if  it  meets  the  requirements  one  can  assume  that  weld  similarly  made  also  will  have  similar  properties.  The  document  in  which  the  actual  values  of  the  variables  and  the  results  of  the  test  are  recorded  is  called  a  PQR  (Procedure  Qualification  Record).  In  other  words,  PQR  is  a  record,  which  serves  as  a  proof  for  the satisfactory performance of the weld made as per the specific WPS within the specific ranges permitted.  The above process of testing to ensure the properties is called Procedure Qualification Test    The WPS & PQR together constitute a Qualified Welding Procedure or in short a procedure.   VI.Welding Procedures and qualifcations as Per ASME SEC IX Page 1        INTRODUCTION   TO   SEC   IX   OF   ASME   Throughout  this  paper  a  reference  is  made  to  ASME  boiler  and  pressure  vessel  code  for  the  sake  of  convenience.   Accordingly the variables are classified under two groups.  most  of  the  codes  call  for  a  production  weld  coupons  as  an  additional  measure.  in  certain  cases  where  lesser  factor  of  safety  is  considered  this  may  not  be  sufficient. The following points must clarify some of  the doubts/ confusions commonly seen in the beginners. whose change results in the change in the properties are called as Essential Variables.  But.   What  is  required  for  a  welder  is  skill  to  deposit  sound  weld  metal  by properly interpreting the welding procedure.    It has been established that a change in the value of the variable need not necessarily change the properties.  But  the discussions are normally valid for any codes. whose change does not have any effect on the properties.  one  must  view  Welder  Qualification  more  as  a  tool  to  get  a  repair  free  joint  in  the first instance.  SEC IX of ASME covers various aspects relating to the welding qualifications.    One  must  notice  that  welding  procedure  is  only  a  mock  up  that  can  represent  welding  done  in  a  shop  under  similar  conditions.  Variables.  One  must  note  that  these  production coupons themselves also act as qualification tests for the welding procedures.  The process of testing the capability of the welder is known as "Welder Performance Qualification test". are called as Non‐Essential Variables. Just as  a  person  capable  of  manipulating  a  steering  wheel.  These  become  essential  variable when notch toughness is required for the weld as per applicable code.  It is very much similar to a driving license issued to the drivers.  can  act  as  a  driver.  brakes.  Whether it is required to carry out the testing for every new joint?  No.  a  person  capable  of  depositing  sound  weld  metal  can  become  a  welder.    VI.  One  must notice  that  most of  the codes  allow  welder  qualification  on  the  job  signifying  the  fact  that what  is  important  is  the  soundness  of  final  weld.  Variables  are  listed  under  one  more  head  known  as  Supplementary  Essential  Variables.  clutch  etc.  This authenticates a person to perform welding.Welding Procedures and qualifcations as Per ASME SEC IX Page 2    ..  Hence.  A document similar to driving license authorizing the driver to drive is  the WPQ (Welder Performance Qualification record) for the welder.  • • Variables.  let  us  understand  what  is  meant  by  the  ‘qualification  of  the  welding  procedure'.  Now  that  we  know  'what  a  welding  procedure  is'.   WELDER   QUALIFICATION:   Welder qualification is the second type of qualification required.  Hence.   Following Tips must help reader when reading the welding data:  • • • Never read the welding data given in article IV unless called upon to do so by articles I. makes the reading easy       VI. types and extent of discontinuities acceptable). Testing Procedures.  5  and  6  one  must  refer  the  Design  code.Welding Procedures and qualifcations as Per ASME SEC IX Page 3    .  welding  and  brazing. Specimen Details.1).  Under  ‘Welding’. 4. III  Hence. Acceptance Criteria) etc.1. for example. Mainly covers  • • Positions of welding   Examinations (Various Types of Tests.  4.  in  addition  to  initial introduction. II or III  Normally  adding  "a  new  qualification  shall  be  done  when  …"  before  reading  data  against  essential  variable  given in the tables of Article II and III(such as QW 253/6).   This section does not specify Energy value for impact testing   For  points  specified  in  3. Format  List of variables  Qualified ranges  Type and number of examinations required  Article III ‐ Welding Performance Qualifications  • • • • WPQ  List of Variables  Qualified ranges  Type and number of examinations required  Article IV ‐ Compiled welding data meant for using with articles I.    Knowledge  of  how  the  contents  (and  their  organization) of SEC IX should greatly help the readers to solve the commonly seen starting trouble. 2. 3. II. cross‐refers to this section  This section does not guide in the selection of electrode   This section does not guide in the design of joints  This section does not specify the type and extent of radiography/ NDT to be used   This section does not specify the acceptance criteria (i. makes the reading easy  Normally  adding  "a  new  qualification  is  not  required  when  …"  before  reading  the  data  against  non‐essential  variable given in the tables of article II (such as QW 253/6). 5. one who wants to qualify a welder can directly refer article III. This section must be referred only when the design code (such as SEC VIII div. PQR  Their contents.  Article II ‐ Welding Procedure Qualifications  • • • • • WPS.  Article I: General.  there  are  4  chapters  (Article  I  to  IV). 6.  This  section  has  two  parts.e.   to  reduce  the  number  of  qualification  tests  to  be  carried  out.  mfg.  In  the  WPS  it  is  enough  if  only  P  number  and  group  number  are  specified.   A simple example of usage of P number and group number is as follows  A  procedure  qualified  using  a  plates  confirming  to  SA516  Gr.) are assigned a P number of 1.  weldability  mechanical  properties  etc.Thickness of the test coupon  Thickness selection is the important and mostly confused parameter   Welding procedure  Following parameters shall be considered in the selection of thickness   • • • Test coupon thickness    Impact requirement    Normalizing requirement    ‐ governs the range  ‐ governs the lower limit  ‐ governs the upper limit  Appendix‐I describes thickness selection in more detail. SA106.  When  they  are  not  known. SA516 etc. if base material IS2062).  Table  QW422  lists  the  G  numbers  of  various  materials..  P  stands  for  Parent  metal.  Welder’s Qualification   One must preferably qualify a welder with a coupon of 20mm thickness or more which will qualify him to weld deposit  of any thickness.  material  specification shall be written (ex.  Grouping of materials  Base  materials  and  electrodes  /  filler  materials  are  grouped  variously  due  to  their  similarity  of  composition.60  can  be  used  to  weld  a  joint  between  the  pipes  confirming to SA106 Gr.  QW422  and  QW424  describe  the  rules  for  using  the  P  numbers  of  qualifications. chemical composition  shall be written. The latter options actually reduce the range qualified   VI.Welding Procedures and qualifcations as Per ASME SEC IX Page 4    ..  This  will  be  an  additional  restriction  on  P  number  when impact testing is required for the base/ weld metal in the job specification. within a P number.   G number  This is a sub‐grouping of ferrous Base Materials having specified impact test requirements.B assuming that all other parameters remain unaffected.  Below we will discuss few of them.  Table  QW422  lists  the  P  numbers  of  various  materials.  With  the  help  of  P  numbers  the  number  of  qualification  tests  required  are  greatly reduced.  Base metals  P number  This  is  the  grouping  of  Base  Materials  based  on  their  chemical  composition.. G stands  for  Group. For example all plain carbon steels (SA105. SA515.  Practice  etc. When specification also is not known.   'A'  stands  for  weld metal Analysis.  A change of filler metal (F number) needs a re‐qualification of welder   VI.Welding Procedures and qualifcations as Per ASME SEC IX Page 5    .  WPS/PQR  • • • • • A  procedure  qualified  using  plates  can  be  used  for  welding  the  pipes.  GTAW.   A procedure qualified using grove welds can be used for fillet welds of any size.  in  the  procedure  qualification  test.  These  are  described in QW430  A number   This  is  the  grouping  of  electrodes  and  filler  materials  based  on  the  weld  metal  chemical  composition. PQR.  The  format  recommended  by  SEC  IX.  on  normalizing  can  be  used  for  welds  made  on equipment of SA516 Gr.  Size  of  base  metal.  • • WPQ  • • Normally a welder can be qualified using only a radiographic test.  which  has  failed  to  meet  the  required  tensile  strength  can  be  used  for jobs with materials of lower strength. This can be used for the jobs having impact requirement or not  Technically.   A procedure qualified in any one position can be used to weld in any other position provided job specifications  do not specify impact test.  since. Weld metal becomes  the Backing material. WPQ  • • A double welded (welded from both the sides) joint is considered as a joint with backing.  E7018  electrode.  a  procedure  qualification  test.  F  stands  for  F  Filter  metal.  normally  designated  as  T  and  size  of  weld  deposit  normally  designated  as  t  must  be  considered separately.  commonly  used  for  WPS/  PQR. These are described in QW440    Some facts relating to WPS.  Hence.  One  must  always  carry  out  impact  testing  at  the  lowest  possible  temperature.  SAW  and  GMAW. all other parameters remain same  A  test  coupon  of  thickness  40mm  used  for  procedure  qualification  test  covers  largest  range  from  5  mm  to  200mm (without heat treatment or impact requirements).70.60.  some  of  the  points  are  not  applicable  for some processes. For example.  provided  the  P  number  ‐  G  number  criteria is met. provided. if the tensile test results showed a value of 65 ksi when  tested  with  a  coupon  material  of  SA516  Gr.  one  must  be  careful  when  using  them.  is  common  for  processes  SMAW.   Filler materials  F number  This is the grouping of electrodes and filler materials based on their usability characteristics mainly governed by flux or  shielding  medium  used  (which  also  govern  their  electrical  characteristics). • • Presence  or  absence  of  impact  test  or  normalizing  does  not  affect  the  welder's  skill  and  hence  the  qualification.Welding Procedures and qualifcations as Per ASME SEC IX Page 6    .   VI.  Hence.  a  welder  qualified  on  lower  diameters  can  always weld higher diameters (plate is a pipe with infinite diameter).  A  small  diameter  pipe  requires  more  skill  for  welding. Welding Procedures and qualifcations as Per ASME SEC IX Page 7    Reference  16  SS  CS 32 Process (assumption) ‐ 2 layers (root  and hot pass) of GTAW and rest by  SMAW (fill‐up and final). limited within the range of qw‐451  ***********   VI.  proceed to  welding data  such as  QW‐403.8  8.8  (as  specified  in  the  tables)  and  then  proceed  to  QW‐451(as  specified  in  the  data)   and  select  the  thickness  in  such  a  way  as  to  cover  the  largest range. code does not permit dissimilar thickness for the test coupon  Step 2:  Choose 16mm (arbitrary). however. Thickness of the thinner member shall be as permitted by QW‐451  2. various steps to be  followed to arrive at the optimum thickness are as follows. One may.4 (due to normalizing)  ‐ 18 8.   Let us take an example to illustrate the above point.2 indirectly restrains us from choosing a thickness varying too much from that of job. max From To GTAW  SMAW As per QW‐450 (Based on Thickness of the coupon) 5 64 64  64 As per QW‐407. Unlimited for specified material provided   a) Materials are of same P number.4 (due to normalizing)  ‐ 35 35  35 As per QW‐403. max From To GTAW  SMAW As per QW‐450 (Based on Thickness of the coupon) 5 32 16  16 As per QW‐407.Appendix I  Determination of test coupon thickness for welding procedure qualification  Ideally  one  must  start  with  tables  such  as  QW‐253/256.8  8.          Step 1:  Start with thickness same as the job. For the joint configuration shown on the right.  b) qualification is made on >¼”  ii.6 (due to impact test requirement) 16 ‐ ‐  ‐ Result  16 18 8. choose any thickness higher than 32 mm.8 Step 3:  Choose 32 mm (arbitrary).8 As per QW‐403.  Heat treatment ‐ Normalizing  Min. Additionally QW407. This will qualify us for  Thickness   T of base metal t of weld metal.  but  this  would  not  yield  any  additional  benefit  due  to  the  presence  of  normalizing  in  the  job  requirement  in  this  example. But. ‐ 48ºC  .    What happens when a production weld has two dissimilar metal thicknesses? This shall be arrived at in two steps  1.6 (due to impact test requirement) 16 ‐ ‐  ‐ Result  16 35 35  35 One must note that the step 3 gives us the largest range.  Reference  Thickness   T of base metal t of weld metal. Thickness of the thicker member shall be  i. This will qualify us for. design temperature.
Copyright © 2024 DOKUMEN.SITE Inc.